2 2 Investigação do subsolo

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Investigação do subsolo para projetos de 
fundações e obras de terra 
Olavo Francisco dos Santos Jr. 
Depto. de Engenharia Civil – UFRN 
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1. INTRODUÇÃO 
Programa de Investigação 
(a) Investigação preliminar 
(b) Investigação complementar ou de projeto 
(c) Investigação para a fase de execução ou de 
projeto 
 
3 
Elementos para definição de Programa de 
Investigação 
(a) Levantamento plani-altimétrico do terreno 
(b) Dados sobre a estrutura a ser construída e 
sobre vizinhos que possam ser afetados pela 
obra 
(c) Dados geológicos-geotécnicos preexistentes 
sobre a área (mapas, publicações técnicas, etc) 
(d) Normas e códigos de obras locais – NBR 8036 
(e) Visita ao local 
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2. PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO 
SUBSOLO 
(a) Poços 
(b) Sondagens a trado 
(c) Sondagens a percussão com SPT 
(d) Sondagens rotativas 
(e) Sondagens mistas 
(f) Ensaio de cone (CPT) 
(g) Outros ensaios especiais (Pressiômetro – PMT; 
Dilatômetro – DMT; Ensaio de palheta (“vane 
test”) 
5 
Poços e sondagens a 
trado 
Poços 
NBR 9604 
Sondagem 
a trado 
NBR 9603 
Cavadeira Helicoidal Espiral ou 
torcido 
6 
Trados manuais 
Vantagens: processo mais simples, rápido e econômico 
para as investigações preliminares das condições 
geológicas superficiais. 
Utilização: 
amostras amolgadas em pesquisa de jazidas, 
determinação do nível d'agua, mudança de camadas, 
avanço da perfuração para ensaio de penetração. 
 
7 
Trados manuais - Perfil 
 
Equipamento - Trado 
 
(a) Trado tipo cavadeira 
Adequados para solos arenosos secos 
 
(b) Trado tipo helicoidal 
Adequado para solos arenosos saturados 
 
 
(a) Trado tipo cavadeira 
Adequados para solos arenosos secos 
 
(b) Trado tipo helicoidal 
Adequado para solos arenosos saturados 
 
Trado Concha / Cavadeira Trado Helicoidal 
 
ABERTURA DO 
FURO 
 
(a) Trado tipo cavadeira 
Adequados para solos arenosos secos 
 
(b) Trado tipo helicoidal 
Adequado para solos arenosos saturados 
 
VANTAGENS: 
Processo simples, 
rápido e econômico. 
Utilizado nas 
investigações 
preliminares. 
UTILIZAÇÃO: 
Amostras amolgadas em 
pesquisas de jazidas, 
determinação no nível 
d’água, mudanças de 
camada, avanço da 
perfuração para ensaios 
de penetração. 
LIMITAÇÕES: 
Camadas de 
pedregulho. Pedras ou 
matacões. Solos abaixo 
do nível d’água. 
10 
Poços 
• Equipamento utilizado: pá, picareta, balde, sarrilho. 
 
• Objetivos: exame das camadas do subsolo ao longo de 
suas paredes: coleta de amostras deformadas ou 
indeforrnadas (blocos ou aneis). 
 
• Limitações: a profundidade é limitada pela presença do 
nível d'agua. 
11 
Trincheiras 
 Objetivos: obter uma exposição continua do subsolo, ao longo 
da seção de uma encosta natural, áreas de empréstimo, locais 
de pedreiras etc. 
 
 Equipamento: escavadeiras. 
 
 Apresentação: perfis geológicos, estimados em função dos 
solos encontrados nas diferentes profundidades. 
12 
Amostragem indeformada 
Etapas da amostragem e preparação de uma amostra de solo 
compacto para ensaios laboratoriais (LIMA, 1979). 
Amostragem em Blocos 
Esquema de Execução 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Moldagem do bloco. 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Moldagem do bloco. 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Parafinagem do bloco . Preparação do bloco 
para parafinagem. 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Moldagem de corpos de 
prova em laboratório. 
Acondicionamento 
do bloco. 
18 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
- Custo relativamente baixo. 
-.Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de 
difícil acesso. 
- Permite a coleta de amostras do terreno, a diversas 
profundidades, possibilitando o conhecimento da estratigrafia 
do mesmo. 
- Através da maior ou menor dificuldade oferecida pelo solo a 
penetração de ferramenta padronizada, fornece indicações 
sobre a consistência ou compacidade dos solos investigados. 
- Possibilita a determinação da profundidade de ocorrência do 
lençol freático. 
OBJETIVOS: 
• Classificação táctil-visual do solo (perfil 
geotécnico); 
• Obtenção da resistência dinâmica (SPT); 
• Profundidade do nível d’água; 
• Interpretação dos resultados: correlações. 
 
SONDAGENS Á PERCUSSÃO 
(Ensaio SPT) 
20 
Sondagem a percussão – NBR 6484 
Avanço da 
sondagem 
Ensaio SPT 
21 
Amostragem indeformada – NBR 9820 
Tipos de 
amostradores: 
a) Raymond-Terzaghi 
(SPT) – deformada 
b) Shelby 
c) De pistão 
d) Denison 
22 
Piezômetros e medidores de nível de água 
23 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
24 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
25 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
26 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
27 
Sondagem à Percussão ou de 
Simples Reconhecimento 
Procedimento 
 
Perfuração 
Amostragem 
Ensaio de resistência à penetração (Standard 
Penetration Test – SPT) 
Índice de resistência à penetração: NSPT 
 
28 
Equipamento e Procedimento do Ensaio 
Detalhe da amostra 
coletada 
 
Equipamento – Martelo (Peso de 65kgf) 
 
Cravação do amostrador padrão 
 
Equipamento e Procedimento do Ensaio 
 
 
Procedimento do Ensaio 
Marcação dos 45cm do amostrador. 
 
Relacionados ao equipamento: 
 
 A forma, as dimensões e estado de conservação do 
amostrador; 
 Estado de conservação das hastes e uso de hastes 
de diferentes pesos; 
 Mecanismo de levantamento do martelo; 
 Calibração do martelo e natureza da superfície de 
impacto. 
FATORES DETERMINANTES NA MEDIDA DO SPT 
 
Apresentação das 
sondagens: 
Perfil de sondagem (Desenho 
A4) 
 Descrição das camadas 
 Cota superior do furo 
 Profundidades de coleta 
das amostras 
 Profundidade do NA 
 Resistência a penetração 
golpes/cm (30 cm final), ou 
NSPT 
 Locação dos furos 
 RN 
 
Perfil Longitudinal 
 
Fatores Determinantes na Medida de SPT 
 
 
APLICAÇÕES DOS RESULTADOS 
 
 
 
 
I) Métodos Indiretos: os resultados do ensaio são 
utilizados na previsão de parâmetros constitutivos, 
representativos do comportamento do solo. 
 
II) Métodos Diretos: resultados de SPT são aplicados 
diretamente na previsão da capacidade de carga ou recalque de 
um elemento de fundação, sem a necessidade de parâmetros 
intermediários. 
 
 
 
Número e Locação dos Furos 
-TERRENO 2 p/ 200 m2 
 3 p/ 200 – 400 m2 
 -ÁREA DE PROJEÇÃO EM PLANTA 
•Até 1200 m2 : 1 p/ 200 m2 
•1200 – 2400m2 : 1 p/ cada 400m2 que exceder de 
1200m2 
• > 2400 m2 : critério particular 
 
LOCAÇÃO : Distribuir os furos ao longo do terreno para 
obter, da melhor forma possível, as variações do subsolo 
 
TENSÕES ADMISSÍVEIS 
 A Sondagem Rotativa é necessária quando: 
• Encontram-se solos de alta resistência, blocos ou 
matacões de natureza rochosa no qual a sondagem à 
percussão não é recomendável; 
• Quando o maciço rochoso aflora; 
• Não há necessidade da investigação geotécnica 
pormenorizada. 
 
Objetivos: 
• Obtenção do testemunho, isto é, de amostra da rocha; 
• Atravessar camadaslimitadas de rochas, blocos e 
matacões; 
• Determinar irregularidades (descontinuidades, fraturas, 
fendas); 
• Realização, no interior da perfuração, de ensaios “in situ” 
(ensaio de perda d’agua). 
SONDAGENS ROTATIVAS 
Equipamentos principais 
14- Motor 
18- Mangueira de pressão 
19- Mangueira de sucção 
20- Conjugado Motor-bomba 
25- Revestimento 
26- Sapata de revestimento 
27- Coroa de revestimento 
29- Haste de perfuração 
30- Barrilete amostrador 
32- Coroa diamantada 
 
34- Solo 
35- Rocha alterada 
36- Rocha 
Foto. Sonda rotativa manual. 
Equipamento e Procedimento do Ensaio 
a) Sondas rotativas 
• Motor- responsável pelo acionamento da sonda. Ligado a 
uma caixa de velocidade. 
• Guincho - Tambor no qual é enrolado um cabo de aço. 
• Cabeçote de Perfuração - Faz girar a coluna de perfuração 
para o avanço do furo. 
 
b) Hastes de perfuração - Tubos de aço que permitem 
transmitir a coroa os movimentos de rotação e conduz no 
seu interior água ou lama (refrigeração das peças de corte 
e transporte de detritos para a superfície). 
 
c) Barriletes - Tubos de aço oco destinados a receber o 
testemunho de sondagem. 
• Barriletes simples, Barrilete duplo rígido, Barrilete 
duplo giratório, Barriletes especiais. 
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Sondagens rotativa e mistas 
Amostradores de rochas - barriletes 
Simples Duplo 
Duplo 
giratório 
d) Coroas - Peça de aço com espaços para saída de água com 
uma matriz de aço para fixação dos diamantes. 
 
e) Revestimentos - A colocação dos revestimentos é 
indispensável quando as paredes do furo tendem a desabar, 
pondo em risco a coluna de perfuração que poderia ficar presa. 
 
f) Sistema de circulação de água - Assegura simultaneamente a 
refrigeração da coroa, a expulsão de fragmentos, a diminuição 
de fricção da coluna contra a parede. 
Foto. Coroas com diamantes cravados 
Procedimento 
 A sonda deve ser instalada e devidamente ancorada no 
terreno para se manter constante a pressão sobre a 
ferramenta de corte. 
 
 Acopla-se à sonda a composição (haste, barrilete, alargador e 
coroa) e antes desta ser acionada, põe-se em funcionamento 
a bomba. 
 
 Terminada a manobra de movimentos rotativos (Comp. Do 
barrilete: 1,5 a 3,0m) e de avanço na direção do furo, o 
barrilete é alçado do furo e os testemunhos são 
cuidadosamente retirados e colocados em caixas especiais 
com separação e obedecendo à ordem de avanço. 
 
 Anota-se, no boletim de campo, profundidades do início, 
término das manobras e comprimento de testemunhos 
recuperados medidos. 
TESTEMUNHOS EXTRAÍDOS 
Foto. Sonda rotativa. 
 
 
 
Apresentação dos resultados 
Baseado na descrição dos testemunhos constrói-se um perfil 
individual do furo que traduz o perfil geológico do subsolo na 
posição sondada. 
A descrição dos testemunhos é feita a cada manobra incluindo: 
a) A classificação litológica - Baseada na gênese da formação 
geológica, incluindo cor e tonalidade. 
b) Estado de alteração das rochas para fins de engenharia - 
baseada nas seguintes características: 
– Extremamente alterada ou decomposta 
– Muito alterada 
– Mediamente alterada 
– Pouco alterada 
– Sã ou quase sã 
c) Grau de fraturamento - Uma das maneiras de avaliar o grau 
de fraturamento da rocha é através do número de fragmentos 
por metro. Percentagem de recuperação: dividindo-se o 
comprimento total de fragmentos recuperados em cada 
manobra pelo comprimento da manobra. 
Nº Fraturas/ Metro
1
1---5
6---10
11---20
> 20Extremamente fraturada
Rocha
Ocasionalmente fraturada
Muito fraturada
Mediamente fraturada
Pouco fraturada
FONTE - Prospecção Geotécnica do Subsolo - Maria José C. Porto 
Cálculo do RQD: 
• Soma-se os comprimentos dos testemunhos com mais 
de 10 cm e divide-se pelo comprimento da manobra. 
RQD ( “RocK Quality Designation”) 
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RQD – Rock Quality 
Design 
Exemplo de determinação do RQD 
 Determinação do RQD. 
Sondagem Mista 
 É executada à percussão em todos os tipos de terreno 
penetráveis por este processo, e executada por meio de 
sonda rotativa nos materiais impenetráveis à percussão. 
 
 Recomenda-se sua execução em terrenos com presença 
de blocos de rocha, matacões, lascas, etc., sobrejacentes a 
camadas de solo. 
Equipamento 
Consiste na combinação de equipamentos tradicionais de 
sondagens à percussão e rotativa. Entretanto, o equipamento 
de percussão deverá ser provido de tubos de revestimento de 
grande diâmetro (mínimo Ø 4’’ a 6’’), a fim de permitir maior 
alcance para a perfuração. 
58 
Ensaio de Cone (CPT – Cone 
Penetration Test) 
59 
Ensaio de Cone (CPT – Cone 
Penetration Test) 
Delft Begemann Elétrico - 
FUGRO 
Piezocone 
COPPE 
Luva 
de 
atrito 
Aneis
de 
veda-
ção 
Célula 
de 
carga 
total 
Ponta 
Célula 
de 
carga 
de 
atrito 
Ponta 
Poro 
pres-
são 
Pedra porosa 
60 
Ensaio de Cone (CPT – Cone 
Penetration Test) 
c
c
q
R


61 
Ensaio Pressiométrico - PMT 
Pressiômetro 
de Menard 
Auto-perfurante 
Camkometer 
62 
Ensaio Pressiométrico - PMT 
Resultado de ensaio 
0 – A: recompressão 
A – B: elástico linear 
B – C: elasto-plástico 
 
p0  K0 (coef. de empuxo no repouso) 
pf = pressão limite 
63 
Ensaio Pressiométrico - PMT 
Resultado de ensaio 
  v
p
V
E
G m





12
   2/00 vVVVm 
G = módulo cisalhante 
E = módulo de Young pressiométrico 
 = coeficiente de Poisson 
Vm = volume médio da sonda 
V0 = volume inicial 
Δp = variação de pressão 
Δv = variação de volume 
 

64 
Ensaio Pressiométrico - PMT 
Resultado de ensaio 
5,5
0pp
s
f
u


su = resistência não drenada 
65 
Ensaio de Palheta ou 
Vane test 








62
32 dhd
M
su

su = resistência não drenada 
M = torque 
d = diâmetro da palheta 
h = altura da palheta 
66 
Dilatômetro (DMT) – Marcheti (1980) 
67 
Parâmetros do solo - SPT 
68 
Parâmetros do solo – SPT 
Peso específico de argilas 
Godoy (1972) 
NSPT Consistência Peso 
específico 
(kN/m3) 
<2 Muito mole 13 
3-5 Mole 15 
6-10 Média 17 
11-19 Rija 19 
>20 Dura 21 
69 
Parâmetros do solo – SPT 
Peso específico de solos arenosos 
Godoy (1972) 
NSPT Compacidade Areia 
Seca 
Areia 
Úmida 
Areia 
Saturada 
<5 Fofa 16 18 19 
5-8 Pouco 
compacta 
16 18 19 
9-18 Medianamente 
compacta 
17 19 20 
19-40 Compacta 18 20 21 
>40 Muito compacta 18 20 21 
70 
Parâmetros do solo – SPT: Areias 
Gibbs e Holtz (1957): 
Dr = f (N;σv’) 
De Mello (1971): 
φ’ = f (N;σv’) 
71 
Parâmetros do solo – SPT: Areias 
Godoy (1983): 
Teixeira (1996): 
SPTN.4,028 
 1520 SPTN
72 
Parâmetros do solo - SPT 
U.S. Navy (1986): 
su = f (N; plasticidade) 
Teixeira e Godoy (1996): 
)(.10 kPaNs SPTu 
73 
Parâmetros do solo - CPT 
Piezocone: 
 
qt = resistência de ponta 
corrigida; 
a = razão entre a área do 
cone (10 cm2) e a área da 
seção da célula de carga; 
κ = fator de correção que 
depende da posição da 
pedra porosa no cone. 
  bct uaqq .1
2
2
2
2
.
.
R
r
R
r
a 


  ..1 bct uaqq 
74 
Parâmetros do solo - CPT 
75 
Parâmetros do solo – CPT – Areias 
Bowles (1988) Bellotti et al. (1986) 
0,0,, .2 hvmv  
σ`v,m = tensão media inicialσ`v,0 = tensão vertical inicial 
σ`h,0 = tensão horizontal inicial 
76 
Parâmetros do solo – CPT – Areias 
Robertson e Campanella (1983) Houlsby e Wroth (1989) 
77 
Parâmetros do solo – CPT – Areias 
Bellotti et al. (1988) 
78 
Parâmetros do solo – CPT – Areias 
Jamiolkowisk et al. 
(1988) 
79 
Parâmetros do solo – CPT – Argilas 
Resistência não drenada de argilas saturadas 
k
vc
u
N
q
s
0,

σv,0 = tensão vertical total; 
Nk = fator de capacidade de carga (varia entre 10 e 20, com média de 15) 
kt
vc
u
N
q
s
0,
 IPNkt .50
5,5
13
Piezocone: 
80 
Correlações SPT - CPT 
Robertson et al. 
(1983) 
81 
Parâmetros de compressibilidade 
Es = α.qc 
Es = α.K.NSPT 
Teixeira e Godoy (1996) 
Solo α 
Areia 3 
Silte 5 
Argila 7 
 
 
Solo K (MPa) 
Areia c/ pedreg. 1,10 
Areia 0,90 
Areia siltosa 0,70 
Areia argilosa 0,55 
Silte arenoso 0,45 
Silte 0,35 
Argila arenosa 0,30 
Silte argiloso 0,25 
Argila siltosa 0,20